新疆“金絲玉”的寶石學特征及光譜學特征分析

剡曉旭，梁嘉敏，崔文恒

(廣州城市理工學院 珠寶學院,廣東 廣州 510800)

1 引言

新疆“金絲玉”(下稱“金絲玉”)是一類由隱晶質-顯晶質石英及少量云母、絹云母、綠泥石、褐鐵礦等礦物組成的多晶集合體玉石，常呈無色、紅色、黃色、黑色、灰色和紫色等[1]。近年來，“金絲玉”的銷售市場不斷擴大，商業上的價格也呈上漲趨勢，在我國新疆地區被人們賦予“南有和田玉，北有金絲玉”的美稱，深受國內外消費者青睞[2]。不同“金絲玉”的品種和產地的經濟價值不同，其相關產業興起的時間也較短，因此前人對該玉石的寶石礦物學特征和光譜學特征的研究缺少參考依據。為了厘定“金絲玉”的礦物組成和鑒定依據，本研究選取新疆杜熱地區“金絲玉”作為樣品，采用X射線熒光光譜(XRF)、紅外光譜(IR)和紫外-可見光光譜(UV-Vis)分析等方法，進行系統的寶石學特征及光譜學特征分析。

2 樣品與測試

2.1 測試方法

選取4塊“金絲玉”雕刻作品和4塊原石(俗稱“籽料”)，編號依次為Aga-1～ Aga-8。采用布魯克TENSOR-27型傅里葉變換紅外光譜儀對樣品進行中紅外區(2000～400cm-1)反射法測試，分辨率：4cm-1，掃描次數：32次/秒。采用廣州標旗GEM-3000型紫外-可見光分光光度計對樣品進行測試，檢測范圍：200～1100 nm，平滑寬度3，電壓220 V，功率250 W。紅外光譜和紫外光譜測試均在廣州城市理工學院珠寶學院實驗室完成。采用荷蘭帕納科公司的型號為Axios Pw4400的波長色散X射線熒光光譜儀進行樣品化學成分的半定量測試，該儀器使用銠靶端窗X光管，功率：4kW，分析范圍：8O～92U元素定性和定量分析，準確度為0.05%(相對誤差)。X射線熒光光譜測試于廣州拓巖檢測技術有限公司完成。

2.2 樣品寶石學特征

“金絲玉”樣品均來自新疆杜熱地區，呈黃至褐紅色，原石為油脂光澤的塊狀集合體，拋光后為玻璃光澤，部分樣品中可見“蘿卜絲”狀構造(圖1)。常規寶石學儀器測試結果可知，樣品透明度較低，相對密度約2.65g/cm3，成品折射率約1.53，原石折射率為1.540～1.548，長短波紫外熒光下均呈惰性(表1)。偏光顯微鏡下觀察可知，樣品為粒狀變晶結構，略具條帶狀構造，幾乎全部由石英礦物構成并具變質重結晶作用形成的次生加大邊(圖2a,b)。石英在單偏光下為淺灰至無色，完全透明，微細粒不等粒結構，多色性較弱，正低突起；在正交偏光下呈Ⅰ級灰白干涉色，粒徑為0.02～0.10mm，石英脈中的石英受應力作用變形為柱狀、板條狀，粒徑為2.0～2.5mm(圖2c,d)，指示樣品成礦過程中除了受到變質重結晶作用影響還曾經歷動力變質作用。

圖1 新疆“金絲玉”基本特征Fig.1 The basic characteristics of“Jin-si Jade” from Xinjiang

表1 新疆“金絲玉”的常規寶石學特征Table 1 The standard gemological characteristics of“Jin-si Jade”from Xinjiang

圖2 新疆“金絲玉”巖相學特征Fig.2 The petrographic characteristics of“Jin-si Jade”from Xinjiang

3 結果與討論

3.1 樣品成分

本文通過對樣品Aga-7和Aga-8進行XRF分析可知，“金絲玉”主要由Si組成，含量可達99%以上，可含Fe、Ca和P等微量元素(表2)。結合巖相學特征可以確定“金絲玉”為一類由變質重結晶作用形成的石英巖。

表2 新疆“金絲玉”的化學組成特征(%)Table 2 The characteristics of chemical composition of“Jin-si Jade”from Xinjiang

3.2 中紅外反射光譜特征(FT-IR)

“金絲玉”中紅外反射光譜測試結果與石英質玉石的標準紅外譜圖在1500～400cm-1范圍內光譜特征基本一致，均在1190、1109、781、690、540和493 cm-1附近產生明顯振動，該區域是石英質玉石的指紋區，反映Si-O基團的振動模式[3](圖3)。1190cm-1和1109cm-1強峰歸屬于Si-O-Si非對稱伸縮振動，781cm-1和690cm-1弱峰歸屬于Si-O-Si對稱伸縮振動，540cm-1和493cm-1則歸屬于Si-O彎曲振動[1,3-4]。

圖3 “金絲玉”中紅外反射光譜特征Fig.3 The characteristics of FT-IR reflectance spectrum of“Jin-si Jade”

3.3 紫外-可見反射光譜特征(UV-Vis)

UV-Vis反射光譜結果顯示，黃色樣品Aga-5和褐紅色樣品Aga-6具有相同的譜圖特征，均位于350、420、500和685nm附近(圖4a,b)。其中，350、420和500nm強吸收寬帶的形成指示樣品內部存在大量赤鐵礦，685nm為中心弱吸收帶則與針鐵礦有關，上述兩種氧化鐵礦物在土壤沉積物中分別會產生褐紅色和黃色調，因此，本文所測樣品的顏色成因也與針鐵礦和赤鐵礦有關[5-6]。在樣品Aga-5中，300～550nm的紫外到綠區和800nm以上的近紅外區存在明顯吸收，形成～550nm透過窗，并使樣品呈現黃色調；而在樣品Aga-6中，由于赤鐵礦含量的增加使可見光區吸收帶向高波長方向偏移，產生300～580nm的紫外到黃區吸收，并產生～580nm透過窗，最終導致樣品呈現褐紅色調。

圖4 “金絲玉”的紫外-可見反射光譜特征Fig.4 The characteristics of UV-Vis reflectance spectrum of“Jin-si Jade”

4 結論

(1)產自新疆杜熱地區的“金絲玉”屬石英巖質玉石，并在形成過程中經歷動力變質和變質重結晶兩種作用；

(2)新疆“金絲玉”中的黃色調與針鐵礦有關，褐紅色調則是由褐鐵礦導致，推測低溫熱處理工藝可以去除“金絲玉”中的黃色調，增加褐紅色調。